粉末冶金鋼に潤滑剤と結合剤が添加されるのはなぜですか？部品の完全性と工具寿命の向上

潤滑剤と結合剤は、製造効率と焼結前の部品の物理的完全性の両方を確保するために、鋼粉末混合物に配合される重要な加工助剤です。これらの添加剤は、金属粉末が圧力下でどのように挙動するかを根本的に変化させ、バラバラの粒子を「グリーン」コンパクトとして知られる、まとまりのある精密な形状に変えます。

加工には不可欠ですが、これらの添加剤は一時的なものです。高価な工具の摩耗を防ぎ、粉末を最終焼結段階前の固体形状に結合させます。

プレス工程の最適化

粉末冶金（PM）における主な課題は、摩擦の克服です。添加剤がないと、金属粉末は研磨性があり、流れにくいです。

圧縮中、摩擦は2つの異なる領域で発生します。個々の粉末粒子間と、粉末と金型壁間です。

これらの表面をコーティングするために潤滑剤が添加されます（しばしば0.9パーセント程度の濃度で）。これにより、粒子が互いに滑りやすくなり、圧縮性が向上し、粉末が密に均一に充填されるようになります。

鋼粉末を圧縮する際に発生する圧力は非常に大きいです。潤滑がないと、鋼の研磨性によりダイが急速に劣化します。

添加剤は、金型壁との界面に保護膜を形成します。これにより、粉末による金型キャビティの傷つきや損傷を防ぎ、工具の寿命を大幅に延ばします。

粉末がプレスされたら、焼結（加熱）されるまで形状を維持する必要があります。この状態は「グリーン」状態と呼ばれます。

結合剤は、コンパクト内で一時的な接着剤として機能します。部品のグリーン強度を高め、相互に噛み合った粒子が分離しないようにします。

この構造的安定性は非常に重要です。これにより、壊れやすいプレスされた部品を、自重で崩れたり変形したりすることなく、プレスから焼結炉に移動させることができます。

グリーン部品にとって最も危険な瞬間は、金型からの取り出しです。

潤滑剤は、圧縮された部品がダイに固着するのを防ぎます。部品を押し出すために必要な力を減らすことで、取り出しプロセス中に部品が傷ついたり、ひび割れたり、構造的破損を起こしたりするのを防ぎます。

添加剤はプレス工程に不可欠ですが、注意深く管理する必要のある変数をもたらします。

潤滑剤と結合剤は非金属です。それらは、そうでなければ鋼が占める可能性のあるコンパクト内のスペースを占有します。したがって、添加剤の過剰な使用は、部品の最終的な最大密度を制限する可能性があります。

これらの添加剤は成形にのみ必要であり、最終製品の不純物です。それらは、通常、焼結中の「バーンオフ」段階を通じて完全に除去される必要があります。適切に除去されない場合、最終的な鋼部品を弱める残留物を残す可能性があります。

PMの成功した適用は、添加剤と粉末の正しい比率を見つけることに依存します。

最終的に、適切な添加剤戦略は、機器を保護しながら、部品が焼結炉に無傷で欠陥なく到達することを保証します。

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František Nový, Miloš Mičian. The Influence of Induction Hardening, Nitriding and Boronising on the Mechanical Properties of Conventional and Sintered Steels. DOI: 10.3390/coatings14121602

この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Press ナレッジベース .